Содержание
Сотрясения Марса: почему вулканы Красной планеты грозят проснуться
Похоже, в глубине Марса до сих пор есть очаги жидкой магмы, которая может стать вулканической лавой. Такой вывод сделали астрономы, изучив данные марсианского сейсмографа. О чем это говорит — в колонке научного обозревателя Forbes, кандидата физико-математических наук Анатолия Глянцева
Земля может утратить звание единственной в Солнечной системе планеты с активными вулканами. Новые данные о марсианских землетрясениях показывают, что в коре Марса тоже есть очаги жидкой магмы. До этого считалось, что вулканизм на Красной планете прекратился миллионы лет назад. Впрочем, новые результаты еще предстоит проверить.
Трещины и пятна
Марс славится грандиозными потухшими вулканами. Вулкан Олимп — самая высокая гора на планетах Солнечной системы. Его высота от основания до вершины — более 21 км, а от условного нулевого уровня марсианской поверхности — еще больше.
На Марсе есть целые равнины, затопленные застывшей лавой, как знаменитые лунные моря.
Но до недавнего времени казалось, что марсианские извержения — дела давно минувших дней. Лавовым равнинам около 3 млрд лет, отдельным гигантским вулканам — более миллиарда. Самым свежим отложениям лавы на склонах Олимпа 1–2 млн лет.
Однако несколько лет назад искусственный спутник Марса Mars Reconnaissance Orbiter сфотографировал нечто любопытное. На равнине Элизий есть система трещин под названием борозды Цербера (Cerberus Fossae). И вокруг одной из этих трещин было обнаружено симметричное темное пятно площадью с большой город. Наблюдения с орбиты показали, что темный материал богат вулканическим минералом пироксеном. Даже внешне это образование очень напоминало вулканические отложения.
Ударный кратер на Марсе, окруженный водяным льдом (Фото NASA·JPL-Caltech·University of Arizona)
Интереснее всего возраст этой детали рельефа.
Его можно оценить по количеству метеоритных кратеров, образовавшихся уже поверх отложений. Это стандартный, хотя и не очень точный, метод датировки геологических структур на других планетах. И оказалось, что извержение (если это было оно) произошло всего 50 000–200 000 лет назад. По меркам вулканов это не такой уж большой срок. Вполне возможно, что магма в подземном очаге все еще остается жидкой и горячей и извержения могут возобновиться в любой момент.
Но ученые никогда не сбрасывают со счетов вероятность ошибки. Обнаруженные с орбиты отложения могут иметь и не вулканическую природу. Чтобы уверенно говорить, что в марсианской коре остаются очаги жидкой магмы, требовались независимые свидетельства. И, похоже, теперь они получены.
Материал по теме
Дрожь земли
В ноябре 2018 года на Марс сел зонд NASA «Инсайт». Аппарат стоимостью $814 млн стал первым зондом, предназначенным для изучения марсианских недр.
Именно его сейсмограф впервые зафиксировал землетрясения на Марсе. Сегодня число таких событий перевалило за 1300.
Некоторые из этих сотрясений были вызваны падением метеоритов. Почти все остальные, вероятно, связаны с растрескиванием коры. Недра Марса понемногу остывают, планета сжимается, поэтому ее кора стягивается и похрустывает. Такие же землетрясения были зафиксированы сейсмографами на Луне.
Ученых интересуют марсотрясения любой природы. Сейсмические волны, как сигнал УЗИ, проходят планету насквозь и создают ее своеобразный снимок. Так геологи издавна изучают внутреннее строение Земли, а теперь и Марса. Но еще больший интерес представляли бы толчки, связанные с геологической активностью, а не пассивным остыванием планеты.
И, похоже, сейсмограф «Инсайта» зафиксировал такие события. Авторы новой статьи проанализировали данные о множестве марсотрясений. Ученые разделили их на два класса: низко- и высокочастотные.
Частая, но мелкая дрожь мало похожа на «настоящую» сейсмическую активность, а вот низкочастотные сотрясения весьма напоминают свои земные аналоги.
Для 18 из 24 таких событий удалось определить расстояние до эпицентра. И оно совпало с дистанцией до тех самых борозд Цербера, где орбитальный аппарат нашел следы сравнительно недавнего извержения.
Еще интереснее данные о скорости сейсмических волн. Они показывают, что сигнал прошел не только через твердые породы, но и через куда более пластичную среду, похожую на жидкость. Между тем марсотрясения такого типа, как считается, зарождаются на глубине 15–50 км вблизи границы коры и мантии. Мантия Марса (и Земли), вопреки распространенному заблуждению, твердая, а не жидкая. Иное дело магма в магматических очагах — смесь жидкого расплава, кристаллов и газов. Но чтобы расплавить базальт, нужна температура 600–800°C. Это значит, что под бороздами Цербера скрывается горячий магматический очаг.
И не 200 000 лет назад, а прямо сейчас.
Два независимых свидетельства — это очень серьезно. Но все-таки маловато, чтобы говорить о современном марсианском вулканизме как о доказанном факте. Возможно, в будущем человечество посадит исследовательский зонд в район борозд Цербера и разберется с ними на месте.
Материал по теме
Тепло жизни
Почему вопрос о вулканах на Марсе так важен? Потому что Красная планета очень отличается от нашей. Она меньше по размеру и массе. У нее сегодня нет глобального магнитного поля и, скорее всего, никогда не было подвижных тектонических плит. Изучая нашего соседа по Солнечной системе, исследователи на наших глазах создают новую науку — сравнительную геологию скалистых планет. Она поможет нам лучше понять, в чем Земля типична, а в чем уникальна. В числе прочего это позволит заново оценить шансы встретить жизнь как на Марсе, так и на далеких мирах других звезд.
Кстати, о жизни. Многие эксперты считают наиболее вероятным местом зарождения жизни на Земле горячие источники и грязевые котлы вулканов. Не исключено, что и горячее дыхание Красной планеты породило живые организмы. А если так, что под бороздами Цербера может во всех смыслах теплиться жизнь.
«NASA должно бросить все силы на исследование огромного озера на Марсе»
Андрей СмирновФото: EAST NEWS
Комиссия из ведущих американских ученых призвала NASA расширить программу исследования Марса. Больше всего перспектив может открыть изучение полярных областей Красной планеты и, прежде всего, недавно обнаруженного озера с жидкой водой.
Комиссия из представителей национальных академий наук, технологий и медицины проанализировала ход выполнения разработанного в 2011 году научным сообществом США десятилетнего плана исследования планет и других объектов Солнечной системы.
Прежде всего речь шла о Марсе, сообщает сайт журнала Science.
Ученые констатировали, что существовавшие ранее опасения о недостатке финансирования исследований космоса не оправдались. Например, на самую амбициозную программу NASA — миссию по доставке на Красную планету нового марсохода, который призван заменить Curiosity — выделено $2,4 млрд. И этого, по мнению ученых, более чем достаточно, чтобы осуществить миссию, как и планировалось, уже в 2020 году.
Сейчас в NASA разрабатывают план отправки на Марс возвращаемого автоматического корабля, который должен доставить на Землю образцы грунта, собранные новым марсоходом. Он сможет извлекать куски породы, раскалывать их, добывать образцы, упаковывать и оставлять на поверхности планеты с радиомаяками.
Автоматические аппараты должны опуститься на поверхность Марса с орбитального корабля, собрать образцы и вернуться с ними на орбиту, а затем — на Землю. Здесь ученые попытаются дать окончательный ответ на вопрос: была ли в прошлом на Марсе жизнь.
Однако комиссия научных академий, которая определяет приоритеты программы космических исследований NASA, посчитала этот план недостаточно амбициозным.
Скотт Хаббард, специалист по исследованию космоса из Стэнфордского университета, заявил, что NASA не должно ограничиваться доставкой на Землю образцов марсианского грунта. Примечательно, что именно Хаббард ранее возглавлял научно-исследовательскую программу NASA по изучению Марса.
«Недавнее обнаружение с помощью радара озера вблизи южного полюса Марса чрезвычайно захватывает. Необходимы масштабные миссии по изучению полярных районов планеты», — призвал он.
С ним согласна Луиза Проктер, глава Лунного и планетарного института в Хьюстоне. По ее мнению, «марсианская программа нуждается в переоценке с точки зрения приоритетных направлений».
Кроме того, Проктер указывает на технические моменты, которые необходимо учесть NASA при осуществлении новых марсианских миссий. Главный из них — старение телекоммуникационной инфраструктуры на орбите Марса.
Сейчас она состоит из трех аппаратов NASA. Ученые опасаются, что к моменту запуска новых спутников старые уже выйдут из строя. А без связи с орбитой Марса и Землей миссии на поверхности Красной планеты станут невозможны.
Ученые надеются, что в решении проблемы NASA могут помочь частные космические компании. Недавно NASA подписало 10 контрактов с частными компаниями на выполнение работ по национальной космической программе США. К примеру, Blue Origin Джеффа Безоса получила заказ стоимостью $13 млн на производство двигателей и датчиков для посадочных лунных модулей. Но эксперты призывают расширить программу.
На днях инженеры компаний Aerojet Rocketdyne и Teledyne завершили разработку ядерной энергетической установки для того самого нового марсохода NASA, который должен подготовить к отправке на Землю образцы марсианского грунта. Радиоизотопный термоэлектрический генератор обеспечит роботу двигателя, бортовых систем и обогрев электроники марсохода на протяжении минимум 14 лет.
Новая теория, объясняющая, почему планеты в нашей Солнечной системе имеют разный состав
Кредит: общественное достояние CC0
Группа исследователей из Копенгагенского университета и Музея естествознания, Leibniz-Institut für Evolutions предложила новое объяснение различия в составе планет в нашей Солнечной системе. В своей статье, опубликованной в журнале Nature , они описывают свое исследование изотопного состава кальция некоторых метеоритов, самой Земли и Марса и используют полученные знания, чтобы объяснить, почему планеты могут быть такими разными. Алессандро Морбиделли из Observatoire de la Côte d’Azur во Франции предлагает статью News & Views о работе, проделанной командой, в том же номере журнала.
Как отмечает Морбиделли, большинство ученых-планетологов согласны с тем, что планеты в нашей Солнечной системе произошли так же, как маленькие камни, вращающиеся вокруг Солнца, составляющие протопланетный диск, которые сталкивались и сливались, создавая все более крупные камни, которые в конечном итоге стали протопланетами.
Но с этого момента непонятно, почему планеты оказались такими разными. В этой новой попытке исследователи придумали новую теорию, объясняющую, как это произошло.
Все протопланеты росли с одинаковой скоростью, предполагает группа, но прекращали рост в разное время. Те, что были меньше, продолжают они, прекращали расти раньше, чем те, что были крупнее. Далее они предполагают, что в течение этого времени на диск постоянно добавлялся материал. Вначале оказалось, что состав материала отличался от материала, появившегося позже, что объясняет, почему скалистые планеты, которые мы видим сегодня, имеют такие различия в составе.
Исследователи разработали свою теорию после изучения изотопного состава кальция нескольких метеоритов, называемых ангритами и уреилитами, а также метеоритов Марса и Земли, а также астероида Веста. Они отмечают, что изотопы кальция участвуют в формировании горных пород и поэтому дают ключ к разгадке их происхождения. Исследователи обнаружили, что соотношение изотопов в образцах коррелирует с массами их родительских планет и астероидов, что, по их утверждению, дает представление о временной шкале их аккреции.
И это, как они далее утверждают, свидетельствует о различном составе планет, поскольку меньшие перестали накапливать материал, в то время как более крупные продолжали добавлять материал, отличный от того, что было раньше.
Дополнительная информация:
Мартин Шиллер и др. Изотопная эволюция протопланетного диска и строительных блоков Земли и Луны, Nature (2018). DOI: 10.1038/nature25990
Аннотация
Изменчивость изотопов нуклеосинтеза среди объектов Солнечной системы часто используется для исследования генетической связи между группами метеоритов и каменистыми планетами (Меркурий, Венера, Земля и Марс), что, в свою очередь, может дать представление о строительных блоках Земли и Луны. система. Используя этот подход, был сделан вывод, что ни один примитивный метеорит не соответствует земному составу, и поэтому материал протопланетного диска, из которого срослись Земля и Луна, в значительной степени не ограничен6. Этот вывод, однако, основан на предположении, что наблюдаемая нуклеосинтетическая изменчивость объектов внутри Солнечной системы преимущественно отражает пространственную неоднородность.
Здесь мы используем изотопный состав тугоплавкого элемента кальция, чтобы показать, что нуклеосинтетическая изменчивость во внутренней Солнечной системе в первую очередь отражает быстрое изменение независимого от массы изотопного состава кальция твердых тел протопланетного диска, связанного с ранней аккрецией массы к прото-Солнцу. Мы измеряем независимые от массы отношения 48Ca/44Ca в образцах, происходящих из родительских тел уреилитовых и ангритовых метеоритов, а также с Весты, Марса и Земли, и обнаруживаем, что они положительно коррелируют с массами их родительских астероидов и планет. которые являются показателем их временной шкалы аккреции. Эта корреляция предполагает вековую эволюцию основного изотопного состава кальция протопланетного диска в земной области формирования планет. Отдельные хондры из обычных хондритов, образовавшихся в течение одного миллиона лет после коллапса протоСолнца7, обнаруживают полный диапазон массонезависимых соотношений 48Ca/44Ca внутри Солнечной системы, что указывает на быстрое изменение состава вещества протопланетного диска.
. Мы делаем вывод, что эта вековая эволюция отражает примешивание нетронутого материала внешней Солнечной системы к термически обработанному внутреннему протопланетному диску, связанному с аккрецией массы к протосолнцу. Идентичный изотопный состав кальция Земли и Луны, представленный здесь, является предсказанием нашей модели, если столкновение с формированием Луны связано с протопланетами или предшественниками, которые завершили свою аккрецию ближе к концу жизни протопланетного диска.
Информация журнала:
Природа
© 2018 Phys.org
Цитата :
Новая теория, объясняющая, почему планеты в нашей Солнечной системе имеют разный состав (22 марта 2018 г.)
получено 8 ноября 2022 г.
с https://phys.org/news/2018-03-theory-planets-solar-compositions.html
Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения.
Контент предоставляется только в ознакомительных целях.
Плутон планета? Согласно новому исследованию Университета Центральной Флориды, новое исследование UCF предполагает Да
Причина, по которой Плутон потерял свой статус планеты, недействительна.
В 2006 году Международный астрономический союз, глобальная группа экспертов в области астрономии, установил определение планеты, которое требует, чтобы она «очищала» свою орбиту, или, другими словами, обладала самой большой гравитационной силой на своей орбите.
Поскольку гравитация Нептуна влияет на соседнюю планету Плутон, а Плутон делит свою орбиту с замороженными газами и объектами в поясе Койпера, это означало, что Плутон не имел статуса планеты.
Однако в новом исследовании, опубликованном онлайн в среду в журнале Icarus , планетолог UCF Филип Мецгер из Флоридского космического института сообщил, что этот стандарт классификации планет не поддерживается в исследовательской литературе.
Мецгер, который является ведущим автором исследования, просмотрел научную литературу за последние 200 лет и нашел только одну публикацию — от 1802 года — в которой для классификации планет использовалось требование об освобождении орбиты, и она была основана на рассуждениях, которые с тех пор были опровергнуты.
Он сказал, что такие спутники, как Титан Сатурна и Европа Юпитера, планетологи обычно называют планетами со времен Галилея.
«[Плутон] более динамичен и жив, чем Марс. Единственная планета с более сложной геологией — это Земля».
«В определении МАС говорится, что фундаментальный объект планетарной науки, планета, должен быть определен на основе концепции, которую никто не использует в своих исследованиях», — говорит Метцгер. «И это упустило бы вторую по сложности и интересности планету в нашей Солнечной системе».
«Теперь у нас есть список из более чем 100 недавних примеров того, как ученые-планетологи используют слово планета таким образом, который нарушает определение МАС, но они делают это, потому что это функционально полезно», — говорит он.
«Это небрежное определение», — говорит Метцгер об определении IAU. «Они не сказали, что имели в виду под очисткой своей орбиты. Если понимать это буквально, то планет нет, потому что ни одна планета не очищает свою орбиту».
Планетолог говорит, что обзор литературы показал, что реальное разделение между планетами и другими небесными телами, такими как астероиды, произошло в начале 19 века.50-х годов, когда Джерард Койпер опубликовал статью, в которой проводилось различие в зависимости от того, как они были сформированы.
Однако даже эта причина больше не считается фактором, определяющим, является ли небесное тело планетой, говорит Метцгер.
Соавтор исследования Кирби Раньон из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд, говорит, что определение МАС было ошибочным, поскольку обзор литературы показал, что очищение орбиты не является стандартом, который используется для различения астероидов от планет, поскольку МАС заявил при разработке определения планет 2006 года.
«Мы показали, что это ложное историческое утверждение, — говорит Руньон. «Поэтому ошибочно применять те же рассуждения к Плутону».
Определение «Планеты»
Метцгер говорит, что определение планеты должно основываться на ее внутренних свойствах, а не на тех, которые могут измениться, например, на динамике орбиты планеты.
«Динамика непостоянна, она постоянно меняется», — говорит Метцгер. «Итак, они не являются фундаментальным описанием тела, это просто занятие тела в текущую эпоху».
Вместо этого Мецгер рекомендует классифицировать планеты на основе того, достаточно ли они велики, чтобы их гравитация позволяла им принимать сферическую форму.
«И это не просто произвольное определение, — говорит Мецгер. «Оказывается, это важная веха в эволюции планетарного тела, потому что, по-видимому, когда это происходит, это инициирует активную геологию в теле».
Плутон, например, имеет подземный океан, многослойную атмосферу, органические соединения, следы древних озер и несколько лун, говорит он.